順層巖質(zhì)高邊坡開挖誘發(fā)變形研究.pdf

1、本文依托國家科技支撐計劃課題“西南山區(qū)干線公路路基災變過程控制理論與動態(tài)調(diào)控技術研究(編號:2015BAK09B00)”，針對西南山區(qū)軟硬互層順層巖質(zhì)高邊坡開挖誘發(fā)變形問題，以“巖石-層面-巖坡”為研究思路，采用了室內(nèi)試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合，分析了砂巖及泥巖不同卸荷速率下力學指標變化規(guī)律，探究了接觸面與薄層單元模擬層狀巖體界面特性效用，討論了層面參數(shù)、地質(zhì)條件和一級及多級開挖方式對順層巖坡應力變形分布及數(shù)值影響。
　　本研究主要內(nèi)容

2、包括：⑴過巖石試驗，得到了不同應力狀態(tài)下砂巖及泥巖破壞形式的差異性?？估瓘姸仍囼?，砂巖破裂面呈圓弧、豎直微裂縫及豎直寬縫狀;泥巖破裂面呈弓形及豎直微裂縫狀。三軸壓縮試驗，砂巖為壓縮-剪切破壞，彈性模量隨圍壓增加而增大;泥巖為張拉及壓縮-剪切破壞，變形模量隨圍壓增加先增大后減小。三軸卸荷試驗，砂巖破裂面從斜直線過渡成“Y”型，為壓縮-剪切-張拉破壞;泥巖為壓縮-剪切破壞;圍壓隨軸向應變曲線大多呈兩段直線，偏應力呈三段直線。⑵卸荷條件下砂巖

3、及泥巖力學指標隨卸荷速率變化規(guī)律不趨一致。低圍壓時砂巖隨卸荷速率增大呈先緩慢增大后趨于穩(wěn)定，高圍壓時泥巖隨卸荷速率增大呈先減小后增大。砂巖與泥巖最大卸荷比均處于0.5左右，且隨卸荷速率增大先緩慢減小后緩慢增大。隨卸荷速率增大，砂巖卸荷模量呈先減小后趨于穩(wěn)定，變形模量隨卸荷速率增大呈減小至穩(wěn)定狀態(tài);泥巖卸荷模量呈先減小后增大趨勢，變形模量隨卸荷速率增大呈先減小后略微增大變化趨勢。⑶采用接觸面與薄層單元模擬巖層界面，探究了砂巖泥巖層面結(jié)構(gòu)剪

4、切特性。非線性階段，接觸面法所得應力應變曲線呈雙曲線，薄層單元法中曲線達極限剪切強度后呈水平直線。兩者均可模擬層面剪切特性，但前者難以模擬大開挖區(qū)域，后者所得數(shù)據(jù)存在離散性;因此，薄層單元方式更能體現(xiàn)開挖作用下層面剪應力分布。⑷開挖誘發(fā)坡腳應力集中，這引起了平臺沿層面及坡面向臨空面產(chǎn)生變形。開挖面水平向變形隨層面剪切模量增大而減小，平臺中點變形隨泊松比增大而增加。開挖平臺豎直向變形隨巖層厚度增加而先增大后減小，層間應力鋸齒狀現(xiàn)象隨巖層傾